DE3628536A1 - Anordnung zur betaetigung eines stellgliedes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Betätigung eines Stellgliedes mit einer digitalen Steuereinrich­ tung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Bei der Übertragung von Stell- und Regelfunktio nen auf Leistungsverstellorgane, wie beispielsweise bei elektronischen Gaspedal-Anordnungen für Kraft­ fahrzeuge, werden im zunehmenden Maße Regler mit Mikroprozessoren angewendet. Bei Störungen im Pro­ grammablauf oder bei Ausfällen von Bauteilen im Bereich des Mikroprozessors kann es zu Fehlern bei der Ausgabe der Stell- und Regelungsfunktionen an das Stellglied kommen. Dieses kann einen Totalaus­ fall der gesamten Anlage oder sicherheitsgefährdende Zustände zur Folge haben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine An­ ordnung zur Betätigung eines Stellgliedes anzugeben, bei welchem auch bei Ausfall oder Fehlfunktion der digitalen Steuereinrichtung eine Betätigung des Stellgliedes möglich ist.

Eine Anordnung zur Betätigung eines Stellgliedes mit einer digitalen Steuereinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Steuereinrichtung mit einer Überwa­ chungsschaltung verbunden ist, welche bei Ausfall der digitalen Steuereinrichtung eine Umgehung der digitalen Steuereinrichtung schaltet.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß eine Betätigung des Stellgliedes auch bei Ausfall der digitalen Steuereinrichtung möglich ist, wobei lediglich die durch die Verwendung der digitalen Steuereinrichtung ermöglichten Zusatzfunktionen ent­ fallen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die digitale Steuereinrichtung einen Mikrocomputer, einen Analog/Digital-Wandler und einen Digital/Ana­ log-Wandler umfaßt, daß der Eingang des Analog/Digi­ tal-Wandlers über einen Schalter mit dem Ausgang des Digital/Analog-Wandlers verbindbar ist und daß ein Ausgang der Überwachungsschaltung mit einem Steuer­ eingang des Schalters verbunden ist.

Durch diese Weiterbildung ist eine Realisierung der erfindungsgemäßen Anordnung mit wenigen zusätzlichen Bauteilen möglich.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Überwachungsschaltung mit einem Aus­ gang des Mikrocomputers verbunden ist, an welchem bei Ablauf des im Mikrocomputer gespeicherten Pro­ gramms regelmäßig Signale abgegeben werden, und daß die Überwachungsschaltung derart ausgelegt ist, daß bei Ausbleiben der Signale vom Ausgang der Überwa­ chungsschaltung ein Steuersignal für den Schalter abgegeben wird.

Durch diese Weiterbildung ist es in besonders ein­ facher Weise möglich, sowohl Störungen des Programm­ ablaufs als auch Störungen bei Ausfällen von Bautei­ len im Bereich des Mikroprozessors zu berücksichti­ gen.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung darge­ stellt und nachfolgend beschrieben.

Das Potentiometer 1 stellt einen Sollwertgeber dar, der beispielsweise mit dem Gaspedal eines Kraftfahr­ zeugs verbunden ist. Die Ausgangsspannung des Soll­ wertgebers 1 wird einem Eingang A 1 eines Mikrocompu­ ters zugeführt, welcher bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ein Ein-Chip-Mikrocomputer vom Typ 7811 ist und bereits einen Analog/Digital-Wandler umfaßt. Die Ausgänge P 0 bis P 6 des Mikrocomputers 2 sind mit einem Digital/Analog-Wandler 3 verbunden, der im wesentlichen aus einem R-2R-Netzwerk besteht.

Der Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 3 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzver­ stärkers 4 verbunden, der über den Widerstand 5 gegengekoppelt ist und welchem über einen weiteren Widerstand 6 von einem Istwertgeber 7 eine der Stel­ lung des Stellgliedes 8 entsprechende Spannung zuge­ führt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Stellglied 8 zur Verstellung einer Drossel­ klappe des Kraftfahrzeugmotors.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 4 ist mit dem Eingang eines Pulsbreitenmodulators 9 verbunden, des­ sen Ausgänge 10, 11 über eine Endstufe 12 mit dem Stellglied 8 verbunden sind. Der Pulsbreitenmodula­ tor 9 wandelt die Ausgangsspannung des Differenzver­ stärkers 4 in Impulse um, deren Breite proportional zur Höhe der Ausgangsspannung ist, wobei innerhalb des gesamten Aussteuerbereichs eine Nullstellung vorgesehen ist und je nach Vorzeichen der Abweichung der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 4 am Ausgang 10 oder am Ausgang 11 für verschiedene Lauf­ richtungen des Stellgliedes 8 Impulse abgegeben wer­ den. Der Pulsbreitenmodulator 9 ist in einfacher Weise aus zwei Differenzverstärkern 13, 14 aufge­ baut, denen über Spannungsteiler 15, 16 bzw. 17, 18 dreieckförmige Spannungen zugeführt werden.

Der Mikrocomputer 2 kann bei einer elektronischen Gaspedal-Anlage, von welcher in der Figur der elek­ trische Teil dargestellt ist, eine Reihe von Aufga­ ben übernehmen. So kann beispielsweise durch den Mikrocomputer 2 die Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt bzw. auf einen höchst zulässigen Wert begrenzt wer­ den. Bei einem Ausfall des Mikrocomputers 2 ist jedoch ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Funk­ tion der gesamten Anordnung gestört.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Eingang A 1 des Mikrocomputers mit dem Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 3 über einen Transistor 20 verbunden, wenn kein ordnungsgemäßer Programmablauf mehr im Mikrocomputer 2 erfolgt. Dazu ist die Basis des Transistors 20 mit einer sogenannten Watchdog- Schaltung 21 verbunden, die wiederum an einen dafür vorgesehenen Ausgang des Mikrocomputers 2 angeschlos­ sen ist. Das im Mikrocomputer abgelegte Programm sieht nun vor, daß mindestens einmal bei jedem Pro­ grammdurchlauf die Überwachungsschaltung 21 angesteu­ ert wird. Bleibt diese Ansteuerung nach einer durch den Programmablauf vorgegebenen Zeit aus, so gibt die Überwachungsschaltung 21 eine Spannung ab, welche den Transistor 20 in den leitenden Zustand steuert.

Der Digital/Analog-Wandler 3 weist einen entspre­ chend hochohmigen Ausgang auf, so daß zum nichtinver­ tierenden Eingang des Differenzverstärkers 4 nur die über den Transistor 20 geleitete Ausgangsspannung des Sollwertgebers 1 gelangt.

Durch die Überbrückung der digitalen Steuereinrich­ tung 2, 3 ist eine Betätigung des Stellgliedes 3 mit Hilfe des Sollwertgebers 1 auch bei Ausfall der digitalen Steuereinrichtung gewährleistet. Es sind lediglich nicht mehr die vom Mikrocomputer 2 wahrge­ nommenen zusätzlichen Funktionen möglich.

Claims (3)

1. Anordnung zur Betätigung eines Stellgliedes mit einer digitalen Steuereinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Steuereinrichtung (2, 3) mit einer Über­ wachungsschaltung (21) verbunden ist, welche bei Ausfall der digitalen Steuereinrichtung (2, 3) eine Umgehung der digitalen Steuereinrichtung (2, 3) schaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die digitale Steuereinrichtung einen Mikro­ computer (2), einen Analog/Digital-Wandler und einen Digital/Analog-Wandler (3) umfaßt, daß der Eingang des Analog/Digital-Wandlers über einen Schalter (20) mit dem Ausgang des Digital/Analog-Wandlers (3) ver­ bindbar ist und daß ein Ausgang der Überwachungs­ schaltung (21) mit einem Steuereingang des Schalters (20) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Überwachungsschaltung (21) mit einem Ausgang des Mikrocomputers (2) verbunden ist, an welchem bei Ablauf des im Mikrocomputer (2) gespei­ cherten Programms regelmäßig Signale abgegeben wer­ den, und daß die Überwachungsschaltung (21) derart ausgelegt ist, daß bei Ausbleiben der Signale vom Ausgang der Überwachungsschaltung ein Steuersignal für den Schalter abgegeben wird.